機械模具加工精度控制技術分析

楊春帶

摘要：伴隨著市場經(jīng)濟的持續(xù)性發(fā)展，機械模具市場需求不斷提高，這也間接推動者機械模具加工技術的持續(xù)性發(fā)展。機械模具加工精度的準確控制不僅可以有效提高機械模具的市場競爭力，同時還能夠顯著的提升市場經(jīng)濟效益。對此，為了更好的推動機械生產行業(yè)長遠發(fā)展，本文簡要分析機械模具加工精度控制技術，希望可以為相關工作者提供理論性幫助。

關鍵詞：機械模具；加工精度；控制技術

引言

機械模具加工的精度控制簡單而言就是在機械模具加工期間，借助對機械模具加工工藝的優(yōu)化選擇、刀具的優(yōu)化選擇以及加工形狀的準確控制，實現(xiàn)對模具加工效益的提升，提升加工的精確度與準確度。一般狀況下，比較常見的機械模具加工精度控制是以工藝控制、刀具控制、程序控制等為主，借助這一些控制措施能夠實現(xiàn)一定程度的加工精度優(yōu)化，對此，探討機械模具加工精度控制技術顯得非常重要。

1.機械模具數(shù)控加工基礎要求

首先，需要明確產品的基礎特征。對于模具制造過程而言，不同模具在結構方面都有特殊的特征，在生產過程中并不村咋任何重復開模的問題，這對于機床控制以及數(shù)控編程等工作提出了比較苛刻的要求。假設模具的結構比較復雜，此時便需要借助其他的機械軟件進行輔助性的設計，從而保障機械模具的加工精度[1]。其次，模具開發(fā)期間存在許多的不確定性因素，此時在設計時為了更好的保障產品的開發(fā)效益，需要做好產品的形式保障。在模具的開發(fā)時間以及數(shù)量方面需要做好不確定性與隨機性的優(yōu)化，模具的設計人員本身具備較強的適應性能力，此時為了更好的滿足模具開發(fā)期間的不確定性與隨機性，需要設計人員具備豐富的工作經(jīng)驗，能夠根據(jù)實際情況隨機應變。再次，誤差方面的控制非常重要，對于機械模具的數(shù)控加工工作而言，精確度屬于一個非常重要的基礎標準，要求加工人員在模具加工期間嚴格控制誤差的發(fā)生，其中涉及到設計與加工雙方面。最后，在機械加工方面的規(guī)范化特征。普遍而言，模具內部的結構一般都比較復雜，所以在機械加工的過程中很容易發(fā)生加工不到位的現(xiàn)象，此時便需要借助其他的機械方式手段進行再加工。此時加工的規(guī)范化便會直接決定加工的質量精度。

2.機械模具加工精度控制技術

2.1幾何誤差方面的精度控制方法

加工工藝系統(tǒng)一般是根據(jù)相應的程序對模具進行加工，但是在加工過程中，往往會因為機床主軸、刀具的精度而影響加工模具的精度。首先，機床的主軸在加工過程中主要是起到一個傳遞的作用，主軸的旋轉狀況決定著加工與工件的相對位置，其會影響工件加工表面的整體平整程度，主軸在加工過程中很容易發(fā)生回轉誤差，也就是主軸在不同時間的回轉軸線中偏離標準中心軸線，同時偏離形成的誤差會直接體現(xiàn)在模具上，主軸產生的回轉誤差主要原因有主軸磨損、軸承匹配程度不高、主軸同軸度不高等。為了有效的預防主軸的回轉誤差，需要按照嚴格的要求完成主軸的裝配，并定時做好主軸的潤滑保養(yǎng)工作，減少主軸回轉誤差對于模具精度的影響[2]；其次，在刀具精度方面。刀具的精度會直接決定模具的加工精度，特別是在一些較為特殊的加工方式當中，刀具精度對工件的加工精度會呈現(xiàn)決定性的作用。刀具在切削的時候，切削刃、刀面和工件、切削形成的摩擦力，都會促使刀具發(fā)生磨損，在刀具磨損到一定程度之后，工件的表面粗糙程度就會越大，同時切削的顏色以及形狀便會發(fā)生改變，并形成振動。刀具磨損會直接決定切削的生產效率以及加工質量、成本。為了有效的提升刀具的安裝精度以及成型精度，除了在安裝刀具時需要應用對刀樣板或對刀顯微鏡，同時還可以采用新型耐磨的刀具材料，正確采用冷卻潤滑劑，從而減少刀具在加工過程中的磨損程度，延長刀具使用壽命。

2.2受熱與受力方面的精度控制方法

機械的模具質量將會直接決定機械加工的質量以及機械的使用壽命。一些汽車模具本身就存在材料的質量問題。例如，在材料加工過程中因為受到較大的力量影響或溫度影響出現(xiàn)變形、扭曲以及斷裂問題[3]。受熱與受力主要是呈現(xiàn)在刀具摩擦的過程中。機械加工中刀具對工件進行剪切的時候，切削和刀具摩擦會形成大量的熱量，刀具在高熱量的環(huán)境之下會發(fā)生熱變形，同時不同材料的刀具在變形現(xiàn)象方面也有所不同，但是相同的是這一種變化都是由快至慢并最終趨向于穩(wěn)定。因為刀具的熱變形現(xiàn)象，工件在被切削的尺寸方面普遍會提升，從而導致工件的精度不足。在加工工藝中，需要采用合適的刀具，注重切削程度，并采用冷卻控制熱變形的發(fā)生，從而提高汽車模具的加工精度。在加工過程中，工件會因為切削形成的熱量因素影響導致熱變形的發(fā)生，同時工件的熱變形會對加工的精度形成直接影響。例如，在刨床上加工長方體的錘頭表面時，加工表面會因為刨刀的擠壓而快速提高切削的溫度，并且在工件下表面溫度降低時，工件在受熱不均勻的情況下會發(fā)生熱變形，發(fā)生中部彎曲、上表面凸出的情況，導致切削量過多，而影響工件的整體精度。減少工件熱變形的措施有兩個方面，一方面是保障冷卻潤滑劑的合理使用，預防加工過程中溫度的過多提升。另一方面是對工件非加工的其他表面進行預冷，從而減少溫度差異導致的熱變形狀況。另外，為了保障模具的整體精度，還需要在材料方面實行相應的保護。正確的選擇和實施的檢測原材料是降低機械加工工藝影響因素的直接措施，同時也是提升產品質量以及降低生產成本的有效途徑。在原材料選擇方面，必須選擇能夠滿足機械運行需求的材料，同時需要將這一項工作當做是核心管理工作。在材料的選擇方面，最核心的便是按照機械加工工藝產品的使用需求以及性能指標等進行選擇，不僅需要保障原材料的材質以及價格，同時還需要優(yōu)先考慮綜合性性價比，也就是在材質滿足基本要求的情況下選擇價格最優(yōu)的材料，并考慮材質與性能等因素。想要有效的提升機械加工工藝的質量，就必須嚴格掌控原材料的選擇關，將客戶的使用體驗作為首要目標，不能將目光放在經(jīng)濟效益方面，尤其是杜絕想要獲取經(jīng)濟效益而以壓低價格的行為。

2.3加工操作方面的精度控制方法

首先，裝夾與調整。在機械加工的過程中，伴隨著工序的進行對工件往往需要進行多次裝夾或調整，但是在裝夾與調整的過程中，因為手工操作的精度無法準確控制，很難確保工件與刀具的相對理想位置狀態(tài)，裝夾調整中細小的偏差便會導致工件的加工量發(fā)生變化，從而導致模具的誤差擴大，降低精度。對此，在機械加工過程中，需要規(guī)范性操作，減少再裝夾與調整的頻率及誤差，對于大批量的模具加工工藝，可以采用固定夾具或適當?shù)妮o助工具對其進行裝夾與調整，從而減少裝夾調整所呈現(xiàn)的誤差。其次，測量誤差。測量是工件加工過程中最為基礎的步驟，其可以確保工件在加工尺寸方面的合理性，同時給予相應的調整。測量的準確性將會直接決定加工模具的整體精度，如果在測量過程中采用的測量方式不合理或無法正確使用測量工具，便會導致模具發(fā)生較大的誤差。為了減少這一誤差，必須規(guī)范性操作測量行為，確保量具的使用效果。

2.4優(yōu)化加工期間自動化技術的應用

因為人為操作過多會導致誤差問題的提高，所以在加工過程中需要不斷的提高自動化、網(wǎng)絡化程度在加工的效率以及加工質量等方面向著網(wǎng)絡化、自動化、開發(fā)化方向發(fā)展，不僅可以顯著提升機械加工制造本身的加工效率，同時還可以更好的適應并控制加工的過程，自動形成加工工藝的具體參數(shù)，實現(xiàn)前饋控制以及電機參數(shù)的調整，自動識別相應模型，實現(xiàn)簡化的變成以及簡化的操作等，應用自動化的自動變成以及自動化的人機界面。機械工程當中的大多數(shù)系統(tǒng)都需要保持較高的穩(wěn)定性，同時具備較高的緊急應對能力以及恢復能力，對于系統(tǒng)的頻率必須采取動態(tài)化的控制模式，從而保障系統(tǒng)的安全性。變頻系統(tǒng)當中應用可變成的控制器和控制系統(tǒng)相結合的方式可以有效的改造以往的控制回路，并應用可編程控制器的方式實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的控制，從而確保系統(tǒng)本身的工作正常性。PLC控制系統(tǒng)屬于機械加工中的一種有效控制系統(tǒng)，是否可以正常運行會直接決定整個生產系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。PLC的數(shù)據(jù)輸入與輸出、正常啟動、高速運轉、中速運轉、低速和輸入端口的連接是分離的，其能夠直接性的控制系統(tǒng)的啟動以及初始化等操作功能，同時還能夠有效的控制系統(tǒng)在運轉時的高速、中速以及低速之間無法有效組合的問題，進而促使控制系統(tǒng)在工作過程中可以更好的實現(xiàn)多段化的速度控制效果，從而保障加工的整體精度效益。

3.結語

綜上所述，為了更好的實現(xiàn)模具加工精度的控制效益持續(xù)提升，需要持續(xù)性的提升機械模具加工期間操作人員的專業(yè)技術水平，同時做好工具、工藝以及程序水平的優(yōu)化，持續(xù)性完善加工企業(yè)內部的管理相關體系，并不斷的強化加工技術的質量水平，進而實現(xiàn)機械模具加工精度的調整與優(yōu)化，促使現(xiàn)代化機械生產技術得到持續(xù)提升，推動機械生產行業(yè)長遠發(fā)展。

參考文獻

[1]岳彩旭，朱磊，劉俊，etal.面向銑削力控制的凸曲面拼接模具硬態(tài)銑削工藝優(yōu)化[J].機械科學與技術，2018，31（14）：466-467.

[2]郭偉民，李義龍，任康帥.無人值守模具孔加工的精度提升措施[J].模具技術，2018，No.214，14（04）：46-51.

[3]王興龍，周志成，曲廣吉.視覺測量誤差對空間機械臂捕獲目標衛(wèi)星控制精度的影響分析[J].航天器工程，2017，23（3）：233-234.

（作者單位：鹿寨維安汽車配件有限責任公司）